CN112955333A - 具有轻量化胎圈区域的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轮胎(1)，其具有由单个增强元件帘布层形成的径向胎体增强件(2)，所述单个帘布层围绕胎圈芯(4)卷起以锚固在每个胎圈(3)中。根据本发明，胎体增强件帘布层的卷边(7)和胎体增强件帘布层(2)的主要部分彼此联接，并且胎体增强件帘布层的卷边(7)和胎体增强件帘布层(2)的主要部分是轮辋中存在的唯一增强元件帘布层，其断裂伸长小于6％。无论行驶条件如何(特别是在运输负荷或轮胎压力方面的极端条件下的行驶期间)，轮胎胎圈区域的聚合物共混物的布置和选择均提高了耐久性性能。

Description

具有轻量化胎圈区域的轮胎
技术领域
本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，更具体地涉及旨在装配承载重型负荷并以持久速度行驶的车辆(例如货车、牵引车、拖车或大客车)的轮胎。
背景技术
在重型负载类型的轮胎中，胎体增强件通常锚固在胎圈区域的两侧，并且沿径向被由至少两个层组成的胎冠增强件覆盖，所述至少两个层叠置并由丝线或帘线形成，所述丝线或帘线在每个层中平行并从一个层至另一个层交叉，且与周向方向形成10°至45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层还可以覆盖有至少一个被称为保护层的层，所述保护层由增强元件形成，所述增强元件有利地为金属且可伸展，并且被称为弹性增强元件。其还可以包括金属丝线或金属帘线的层，所述金属丝线或金属帘线具有低伸展性并与周向方向形成在45°至90°之间的角度，该帘布层(称为三角帘布层)沿径向位于胎体增强件和第一胎冠帘布层(称为工作帘布层)之间，所述工作帘布层由以绝对值不超过45°的角度铺设的平行丝线或帘线形成。三角帘布层至少与所述工作帘布层形成三角增强件，该增强件在其所经受的各种应力下几乎没有变形，三角帘布层主要用于吸收轮胎胎冠区域中的所有增强元件所经受的横向压缩力。
当帘线在等于10％断裂力的拉伸力下的相对伸长至多等于0.2％时，所述帘线被称为是不可伸展的。
当帘线在等于断裂负荷的拉伸力下显示出至少等于3％的相对伸长和小于150GPa的最大切线模量时，所述帘线被称为是弹性的。
周向增强元件是与周向方向形成在+2.5°至-2.5°(相对于0°)范围内的角度的增强元件。
轮胎的周向方向或纵向方向为对应于轮胎的外周并由轮胎行驶方向限定的方向。
轮胎的横向方向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。
轮胎的旋转轴线是在正常使用时轮胎旋转所围绕的轴线。
径向平面或子午平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。
周向正中平面或赤道平面是与轮胎的旋转轴线垂直并将轮胎分为两半的平面。
对于金属丝线或金属帘线，根据1984年的标准ISO 6892在拉力下测量断裂力(以N计的最大负荷)、断裂强度(以MPa计)、断裂伸长(以％计的总伸长)和模量(以GPa计)。
对于橡胶组合物，根据1988年9月的标准AFNOR-NFT-46002在拉力下进行模量测量：在第二次伸长(即在一个调节循环之后)中测量(根据1979年12月的标准AFNOR-NFT-40101的正常温度和相对湿度条件)在10％伸长下的标称割线模量(或表观应力，以MPa计)。
这种轮胎通常在胎圈处还具有被称为加强件的一个或多个增强元件层。这些层通常由相对于周向方向以小于45°，通常小于25°的角度定向的增强元件构成。这些增强元件层的作用特别为限制胎圈的组成材料相对于车轮轮辋的纵向位移，从而限制所述胎圈的过早磨损。由于弹性体材料的动力学流动现象，这些增强元件层还能够限制胎圈在轮辋凸缘上的永久变形。当胎圈过度变形时，胎圈的这种变形可能会阻碍轮胎的翻新。这些增强元件层还有助于保护轮胎的下部区域免受将轮胎安装在轮辋上和从轮辋上取下时所经受的应力。
此外，在围绕胎圈线锚固胎体增强件的情况下(包括围绕每个胎圈中的胎圈线至少部分地缠绕胎体增强件，从而形成在胎侧中延伸至较大高度或较小高度的卷边)，增强元件层或加强件还能够在轮辋温度非正常过度升高期间防止或延迟胎体增强件的解绕。
这些增强元件层或加强件通常沿轴向设置在胎体增强件的卷边的外侧，并且在胎侧中相比于卷边延伸至更大高度，从而特别地覆盖所述卷边的增强元件的自由端部。
轮胎的这种设计例如在文献FR 2779387和US 2006/0000199中有所描述。
这些增强元件层或加强件的存在使得轮胎的这些胎圈区域的设计更加复杂。一方面由于附加层的存在并且另一方面由于附加层特别是相对于胎体增强件的卷边以及相对于胎圈线的设置，需要设计橡胶配混物以分离这些层的端部并保证不同端部的期望位置。
在申请WO2018/011510中，申请人已经提出了用于“重型负载”类型的车辆的轮胎，所述轮胎在耐久性(特别是胎圈区域的耐久性)方面的性能得以保持并且设计得以简化，而且有利地减轻了轮胎总质量。
这种设计的轮胎特别地包括胎体增强件层，所述胎体增强件层的卷边的长度大于更常规设计的长度，所述卷边联接至胎体增强件层的主要部分，其特征特别地在于不存在加强件。
尽管这些轮胎在正常使用和行驶条件下令人满意，但是本发明人已经证实，在极端条件(特别是运输的负荷或充气压力方面)行驶的情况下，会引起耐久性方面的性能变差的风险。
发明内容
因此，本发明人为其自身设定的任务为制造具有简化设计的轮胎，并且有利地，减轻了轮胎的总质量，同时无论行驶条件(包括在极端条件(特别是在运输的负荷或充气压力方面)下使用时)如何均确保耐久性方面的性能。
根据本发明，该目的已经通过旨在安装至15°凹槽类型的中空轮辋上的轮胎实现，所述轮胎包括径向胎体增强件，所述径向胎体增强件由单个胎体增强件层组成，所述胎体增强件层由插在两个聚合物配混物压延层之间的增强元件形成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身沿径向被胎面覆盖，所述胎面通过两个胎侧连接至两个胎圈，胎体增强件的增强元件层通过围绕胎圈线的卷边而锚固在每个胎圈中，从而形成胎体增强件层的从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线的主要部分以及胎体增强件层的在每个胎圈中的卷边，胎体增强件层的所述卷边通过第一聚合物配混物层与胎体增强件层的主要部分分隔，所述第一聚合物配混物层沿轴向在胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边之间从胎圈线沿径向延伸，并且胎体增强件层的所述卷边沿轴向朝向外侧与第二聚合物配混物层接触，所述第二聚合物配混物层本身至少与第三聚合物配混物层接触，所述第三聚合物配混物层在胎圈区域中形成轮胎的外表面，所述第三聚合物配混物层特别旨在与轮辋接触，所述第三聚合物配混物层沿径向朝向外侧与第四聚合物配混物层接触，所述第四聚合物配混物层形成胎侧的外表面，并且根据本发明，在所述轮胎的子午截面中，
-至少一个具有径向取向的织物增强元件的层沿轴向与胎体增强件层的卷边的端部接触，
-所述至少一个织物增强元件层沿径向向内延伸与胎体增强件层的卷边接触至少8mm，
-所述至少一个织物增强元件层沿径向向外延伸超过胎体增强件层的卷边的端部至少8mm，
-胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离是在胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的45％至90％之间，
-胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分从胎体增强件层的卷边的点C开始沿径向朝向外侧联接，所述点C与胎圈线上外接的圆的径向最内点相距的距离是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的30％至55％之间，并且
-胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分是胎侧区域中存在的唯一增强元件层，所述增强元件层的断裂伸长小于6％，所述胎侧区域构成沿径向介于胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最外点之间的胎侧的表面积的至少90％。
在本发明的含义内，15°凹槽类型的中空轮辋或凹槽轮辋是如ETRTO所定义的一体式轮辋，其中旨在接收轮胎胎圈的底座具有截头圆锥形状，与轴向方向形成的角度基本上等于15°。这些底座还通过与平底的轮辋凸缘(其轮辋底座具有基本圆柱形的形状)相比高度减小的轮辋凸缘延伸。
在本发明的含义内，径向取向的增强元件是指增强元件处于与径向平面形成小于或等于10°的角度的平面中，这两个平面沿着垂直于旋转轴线的轴线交叉。
胎体增强件的主要部分的轴向最外点的位置是在标称条件下充气的经安装的轮胎上加以确定。该确定可以例如使用断层摄影技术来实现。
胎圈线上外接的圆的径向最内点和径向最外点的位置也可以使用断层摄影技术确定，或者在轮胎的截面上确定，所述轮胎的胎圈的间距与当轮胎安装在ETRTO推荐的安装轮辋上时的间距相同，因此所述轮胎既未安装也未充气。
在以标称条件安装和充气的轮胎上测量胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离。该测量可以例如使用断层摄影技术进行。
其它距离(特别是从胎圈线上外接的圆的径向最内点起测得的距离)也可以使用断层摄影技术测量，或者在轮胎的截面上测量，所述轮胎的胎圈的间距与当轮胎安装在ETRTO推荐的安装轮辋上时的间距相同，因此所述轮胎既未安装也未充气。
在本发明的含义内，如果胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件被一定厚度的橡胶配混物分隔，所述一定厚度沿着一定长度基本上恒定且至多为5mm，所述一定长度大于胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的15％，则胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边被称为是联接的。将胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件分隔的橡胶配混物的厚度在与胎体增强件层的主要部分的增强元件垂直的方向上测得。根据本发明有利地，胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件被厚度基本恒定且至多为3.5mm的橡胶配混物分隔，并且优选地，它们被厚度基本恒定且至少为0.8mm的橡胶配混物分隔，甚至更优选地，被厚度基本恒定且至少为2.5mm的橡胶配混物分隔。
在本发明的含义内，将胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件分隔的橡胶配混物的基本恒定的厚度为变化不超过0.5mm的厚度。因此，厚度的变化仅仅由于制造和固化轮胎过程中的流动现象而造成。
根据本发明有利地，在胎冠增强件具有至少一个增强元件层的情况下，胎体增强件层的主要部分的轴向最外点和标称轮辋的径向最外点(即轮辋凸缘的径向最外点)之间的径向距离与轴向最宽胎冠增强件的增强元件层的轴向外端部和标称轮辋的径向最外点之间的径向距离的比值小于或等于55％。
在以标称条件安装和充气的轮胎上测量胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与标称轮辋的径向最外点之间的径向距离。该测量可以例如使用断层摄影技术进行。
轴向最宽胎冠增强件的增强元件层的轴向外端部与标称轮辋的径向最外点之间的径向距离也可以使用断层摄影技术测量，轮胎以标称条件安装和充气。
根据本发明还优选地，胎体增强件层的主要部分的轴向最外点和标称轮辋的径向最外点之间的径向距离与轴向最宽胎冠增强件的增强元件层的轴向外端部和标称轮辋的径向最外点之间的径向距离的比值小于53％。
试验表明，根据本发明如此制造的轮胎特别是与更常规设计的轮胎(例如具有加强件类型的附加增强元件层的轮胎)相比具有减小的质量，同时不论使用条件(特别是在尤其苛刻的条件(运输的负荷或充气压力方面)下行驶时)如何，在耐久性方面(特别是胎圈区域的耐久性方面)的性能与所述更常规设计的轮胎相比均至少一样好或甚至更好。
本发明人相信其已证明，所述至少一个具有径向取向的织物增强元件的层的位置和尺寸有利于减少裂纹的产生。具体地，该织物增强元件层可以限制在胎体增强件层的卷边的端部处的聚合物配混物中产生的裂纹的开启。
因此，本发明人能够证实，根据本发明生产的轮胎(其胎体增强件层的卷边的长度特别大于某些更常规设计，胎体增强件层的卷边与胎体增强件层的主要部分联接，这些都与轮胎的胎圈区域的不同组成元件的相对尺寸和位置相关联)能够减轻轮胎的重量，并且非常出人意料地，不论使用条件(特别是在极端条件(运输的负荷或充气压力方面)下行驶时)如何，均能够保持或甚至改进耐久性方面的令人满意的性质。
根据本发明的第一变体实施方案，一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触的所述至少一个织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的内侧。
根据本发明的该第一变体实施方案，与胎体增强件层的卷边接触的第一聚合物配混物层的径向最外端部沿径向位于胎体增强件层的卷边的端部的内侧。
根据本发明的第二变体实施方案，一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触的所述至少一个织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的外侧。
根据本发明的该第二变体实施方案，所述至少一个织物增强元件层将胎体增强件层的卷边的端部与第四聚合物配混物层和/或第二聚合物配混物层分隔。
根据本发明的第三变体实施方案，轮胎具有两个织物增强元件层，第一织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的外侧并且其一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触，第二织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的内侧并且其一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触。
根据本发明有利地，所述至少一个织物增强元件层的织物增强元件的直径小于0.65mm，优选小于0.50mm。
织物增强元件直径的这种选择可以避免以下风险：重建可能是周围聚合物配混物中裂纹产生的源头的端部。
根据本发明还有利地，所述至少一个织物增强元件层的织物增强元件的密度为每分米33至104个织物增强元件之间，优选每分米小于50个织物增强元件。
增强元件的这种密度的选择有利地可以促进所述至少一个织物增强元件层与周围聚合物配混物层的结合。在制造轮胎期间，这种选择也有利地使所述至少一个织物增强元件层更易于接合。
根据本发明的一个实施方案，第一聚合物配混物层的径向最外端部沿径向位于织物增强元件层的卷边的端部的外侧。
根据本发明的另一个实施方案，与胎体增强件层的主要部分接触的第一聚合物配混物层的径向最外端部沿径向位于织物增强元件层的卷边的端部的内侧。因此，第一聚合物配混物层经由第五聚合物配混物层沿径向朝向外侧延续，所述第五聚合物配混物层由一个或多个部分组成并且具有与第一聚合物配混物层不同的物理化学性质。
根据本发明的优选实施方案，第二聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于或等于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量，并严格小于25MPa。
本发明的该实施方案还有助于耐久性方面的性能，而在更常规的轮胎构造中，特别是为了限制轮胎的胎圈区域的温度升高，沿轴向位于胎体增强件层的卷边的外侧并与所述卷边接触的第二聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于胎体增强件的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
根据本发明有利地，胎体增强件层的卷边的端部沿径向位于第二聚合物配混物层的径向外端部的外侧。
根据本发明还有利地，第二聚合物配混物层的径向外端部沿径向位于第三聚合物配混物层的径向外端部的外侧。
根据本发明还有利地，第二聚合物配混物层的径向内端部沿径向介于胎圈线上外接的圆的径向最外点与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间。这种定位在轮胎的截面上确定，所述轮胎的胎圈的间距与当轮胎安装至ETRTO推荐的安装轮辋上时的间距相同，所述轮胎既未安装也未充气。
根据本发明的优选实施方案，胎体增强件层的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量在4MPa至16MPa之间，优选在8MPa至12MPa之间。这些值使得特别能够限定轮胎耐久性方面的性能与轮胎滚动阻力方面的性能之间的期望折衷。
根据本发明的有利实施方案，所述至少一个织物增强元件层的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量是在胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的80％至110％之间。压延层的这种弹性模量的选择使得可以将剪切均匀地分布在所述至少一个织物增强元件层的压延件与胎体增强件层的卷边的压延件之间，从而进一步限制裂纹化的风险。
根据本发明优选地，第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于或等于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量。这种选择使得特别能够将剪切力集中在第一聚合物配混物层内。
根据本发明还优选地，第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的50％，优选大于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的70％。这种选择使得能够将剪切力保持在第一聚合物配混物层内，同时确保耐久性方面的良好性能。
根据本发明的有利实施方案，当根据上述变体实施方案，一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触的所述至少一个织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的内侧时，所述至少一个织物增强元件层的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
根据本发明有利地，第二聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的150％。根据本发明的该有利的实施方案，第二聚合物配混物层赋予足够的刚性，以在压力施加到轮辋凸缘时确保良好的轮胎耐久性，同时确保令人满意的滚动阻力方面的性能。
根据本发明的优选实施方案，为了有利于耐久性方面的性能与滚动阻力方面的性能之间的折衷，第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于或等于第三聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量，所述第三聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量本身大于或等于第四聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
在本发明的有利变体形式中，胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分沿着一定长度(所述一定长度是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的15％至65％之间)从胎体增强件层的卷边的所述点C开始沿径向向外联接，然后通过第一聚合物配混物层脱离联接，直到胎体增强件层的卷边的端部。
在本发明的含义内，如果沿径向位于联接区域外侧的将胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件分隔的橡胶配混物的厚度大于联接区域的厚度，则胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边被称为是脱离联接的。因此有利地，胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件通过厚度在3mm至8mm之间的橡胶配混物分隔，橡胶配混物的所述厚度在胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件之间在与胎体增强件层的主要部分的增强元件垂直的方向上测得。根据本发明优选地，在脱离联接区域中，胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件分隔至多6mm，并且优选地，它们分隔至少4mm。
根据本发明的有利实施方案，脱离联接区域可以由第一部分和径向最外第二部分组成，所述第一部分被称为过渡部分并且从联接区域延伸，所述第一部分中将胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件分隔的橡胶配混物的厚度增加，所述径向最外第二部分中将胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件分隔的橡胶配混物的厚度是基本恒定的。
根据本发明的该变体实施方案，第一聚合物配混物层和/或第五聚合物配混物层的厚度的增加使得能够补偿胎体增强件的增强元件中的张力朝向其卷边的端部的降低，从而吸收胎体增强件层的主要部分和其卷边之间的剪切应力。
还有利地，脱离联接长度是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的5％至40％之间，优选在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的15％至35％之间。
根据本发明优选地，胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分沿着一定长度联接，所述一定长度是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的25％至40％之间。
根据本发明的优选实施方案，在每个子午平面中，沿着胎体增强件层的卷边的沿径向界定在胎体增强件层的所述卷边的端部与距胎圈线上外接的圆的径向最内点一定距离(所述一定距离等于胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的65％)处的点之间的长度，胎体增强件层的卷边的每个点距轮胎的外表面的距离均小于10mm。还优选地，沿着胎体增强件层的卷边的沿径向界定在所述卷边的端部与距胎圈线上外接的圆的径向最内点一定距离(所述一定距离等于胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的50％)处的点之间的长度，胎体增强件层的卷边的每个点距轮胎的外表面的距离均小于10mm。
根据本发明还有利地，在每个子午平面中，在从胎体增强件层的卷边的端部的径向外侧且距胎体增强件层的卷边的端部一定径向距离(所述一定径向距离等于胎体增强件的增强元件的直径的2.5倍)处开始沿径向向外延伸的大于4mm，优选大于10mm的径向距离上，形成胎侧的外表面的第四聚合物配混物层的厚度基本恒定，所述厚度在与胎体增强件层的卷边的增强元件垂直的方向上在胎体增强件层的卷边的端部处测得。
根据本发明还有利地，在每个子午平面中，在从胎体增强件层的卷边的端部的径向内侧且距胎体增强件层的卷边的端部一定径向距离(所述一定径向距离等于胎体增强件的增强元件的直径的2.5倍)处开始沿径向向内延伸的大于4mm，优选大于10mm的径向距离上，形成胎侧的外表面的第四聚合物配混物层的厚度基本恒定，所述厚度在与胎体增强件层的卷边的增强元件垂直的方向上在胎体增强件层的卷边的端部处测得。
在本发明的含义内，表述“基本恒定的厚度”意指厚度变化不超过0.5mm。这些厚度变化仅仅由于制造和固化轮胎过程中的流动现象而造成。
根据本发明由此生产的第四聚合物配混物层似乎有助于更好地设置和应用第一聚合物配混物层，以确保胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边的联接和可能的脱离联接。
根据本发明的有利实施方案，在每个子午平面中，在每个胎圈中，轮胎具有围绕胎圈线的保持增强件和与胎圈线直接接触的一定体积的橡胶配混物。
这种保持增强件使得能够在轮胎使用的过程中限制胎圈线的形状变化，从而保持令人满意的性能(特别是耐久性方面)。具体地，根据本发明的轮胎(其结构使得重量减轻)在某些使用情况或某些滚动类型中可能会导致胎圈区域的几何形状变化，所述几何形状变化可能会损害轮胎耐久性方面的性能。所提出的保持增强件的存在能够延缓或甚至避免这种几何形状变化。根据本发明还有利地，保持增强件由脂族聚酰胺类型的织物增强元件层组成。
根据本发明有利地，胎圈线为胎圈线束，即由围绕一定形状(优选六边形)缠绕的橡胶化丝线的组件形成的胎圈线。
根据本发明的一个实施方案，特别是为了进一步改进轮胎耐久性方面的性能，胎体增强件由结构被聚合物配混物高度渗透的帘线形成。这些帘线例如可以为构造使得聚合物配混物对其的渗透性增加的帘线。这些帘线也可以为在帘线本身的制造过程中引入聚合物配混物的帘线。
根据本发明有利地，胎体增强件层的金属增强元件为未包裹的帘线，其在所谓的透气性测试中的流速小于20cm3/min。
根据本发明还有利地，胎体增强件层的金属增强元件为具有至少两个层的帘线，至少一个内层被橡胶组合物组成的层覆盖，所述橡胶组合物不可交联、可交联或经交联，优选基于至少一种二烯弹性体。
被称为透气性测试的测试能够通过测量在恒定压力下在给定时间段内穿过测试试样的空气的体积来确定所测试的帘线对空气的纵向透气性。如本领域技术人员公知的，这种测试的原理用以证实对帘线进行的处理使得帘线不透气的有效性；其例如描述于标准ASTM D2692-98。
该测试是在通过剥离直接从经硫化橡胶帘布层中抽出的帘线上进行的，所述帘线增强所述经硫化橡胶帘布层，因此被经固化橡胶渗透。
因此，该测试在2cm长的周围覆盖有固化状态的橡胶配混物(或覆盖橡胶)的帘线上以如下方式进行：在1巴压力下将空气注入帘线的入口端，并且使用流量计(经校准，例如从0至500cm3/min)测量出口端处的空气体积。在测量过程中，将帘线的样本固定在压缩气密性密封件(例如由致密泡沫或橡胶制成的密封件)中，使得测量中仅考虑沿着帘线的纵向轴线从一个端部到另一个端部穿过帘线的空气量；使用固体橡胶测试试样(即不具有帘线的测试试样)预先检查气密性密封件本身的气密性。
测量的平均空气流速(10个测试试样的平均值)越低，帘线的纵向不透气性越高。由于测量进行的精确度为±0.2cm3/min，小于或等于0.2cm3/min的测量值被视为零；所述测量值对应于沿着帘线的轴线(即在其纵向方向上)可以被称为气密(完全气密)的帘线。
该透气性测试还构成间接测量橡胶组合物对帘线的渗透程度的简单手段。所测得的流速越低，橡胶对帘线的渗透程度越高。
在所谓的透气性测试中，流速小于20cm3/min的帘线具有大于66％的渗透程度。
根据本发明的变体实施方案，轮胎的胎冠增强件由至少两个工作胎冠层形成，所述工作胎冠层具有不可伸展的增强元件，所述增强元件从一个层至另一个层交叉，并与周向方向形成在10°至45°之间的角度。
根据本发明的其它变体实施方案，胎冠增强件还具有至少一个周向增强元件层。
本发明的一个优选实施方案还如下设置：胎冠增强件的径向外侧通过具有被称为弹性增强元件的增强元件的至少一个附加层(被称为保护层)得到增补，所述弹性增强元件相对于周向方向以在10°至45°之间的角度定向，并且其方向与由径向邻近于其的工作层的不可伸展元件形成的角度相同。
保护层的轴向宽度可以小于最窄工作层的轴向宽度。所述保护层的轴向宽度也可以大于最窄工作层的轴向宽度，使得所述保护层覆盖最窄工作层的边缘，并且当径向上层为最窄层时，其在附加增强件的轴向延伸部分中在轴向宽度上与最宽工作胎冠层联接，然后轴向外部通过厚度至少等于2mm的成型元件与所述最宽工作层脱离联接。在上述情况中，由弹性增强元件形成的保护层任选地通过成型元件(所述成型元件的厚度基本上小于将两个工作层的边缘分隔的成型元件的厚度)与所述最窄工作层的边缘脱离联接，并且所述保护层的轴向宽度小于或大于最宽胎冠层的轴向宽度。
根据上述本发明的任何一个实施方案，胎冠增强件的径向内侧可以在胎体增强件与最靠近所述胎体增强件的径向内部工作层之间被三角层进一步增补，所述三角层由不可伸展的钢金属增强元件制成，所述不可伸展的钢金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度，并且其方向与由胎体增强件的径向最接近层的增强元件形成的角度相同。
附图说明
在下文中，通过特别参考图1和图2的本发明的示例性实施方案的描述，本发明的其它细节和有利特征将变得显而易见，其中：
-图1显示了根据本发明的一个实施方案的轮胎的子午示意图，
-图2显示了图1中轮胎的胎圈区域的放大示意图。
为了便于理解，附图未按比例显示。
具体实施方式
图1仅显示了轮胎的半视图，所述轮胎相对于轮胎的周向正中平面或赤道平面对称地延伸。
在图1中，轮胎1的尺寸为12R 22.5。所述轮胎1包括径向胎体增强件2，所述径向胎体增强件2锚固在两个胎圈3中。胎体增强件2在轮胎的胎冠处被胎冠增强件5包覆，所述胎冠增强件5本身被胎面6覆盖。
由单个金属帘线层形成的胎体增强件2在每个胎圈3中围绕胎圈线4缠绕，并且在每个胎圈3中形成胎体增强件层的具有端部8的卷边7。
胎体增强件2由在两个压延层之间的增强元件组成，所述压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量等于9.8MPa。
胎体增强件2的增强元件为帘线19.18，其断裂伸长等于2.5％。
图1还示出了在轴向上位于胎体增强件层的卷边的内侧的织物增强元件层18，其一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触。
图1示出了安装在其标称轮辋J上的轮胎；因此，在充气至其标称压力的轮胎上例如通过断层摄影确定胎体增强件层2的主要部分的轴向最外点E。
图2以放大的方式示出了轮胎的胎圈3的横截面示意图，其中胎体增强件层2的一部分围绕胎圈线4缠绕，从而形成具有端部8的卷边7。
该图2示出了胎圈线4上外接的圆T，并显示了所述圆T的径向最内点A。该点A在轮胎的径向横截面中限定，所述轮胎的胎圈的间距与当轮胎安装至ETRTO推荐的安装轮辋上时相同，所述轮胎未安装在轮辋上。
还确定了圆T的径向最外点B。
点E和点A之间的距离dE等于128mm。
点8和点A之间的距离dR等于90mm。
距离dR与距离dE的比值等于70％，因此在45％至90％之间。
胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与标称轮辋的径向最外点之间的径向距离dCJ等于108.2mm。
轴向最宽胎冠层的增强元件层的轴向外端部与标称轮辋的径向最外点之间的径向距离dSJ等于206.7mm。
距离dCJ与距离dSJ的比值等于52.3％，因此小于53％。
胎体增强件层的卷边7从点C开始联接至胎体增强件层2的主要部分，使得点C和点A之间的距离dC等于37mm。
距离dC与距离dR的比值等于41％，因此在30％至55％之间。
然后，胎体增强件层的卷边7从点D开始与胎体增强件层2的主要部分脱离联接，使得点D和点A之间的距离dD等于66mm，以及使得点C和点D之间的联接长度等于29mm并因此在距离dR的25％至40％之间。沿着穿过点C和点D的直线测量联接长度。
胎体增强件层2的主要部分与胎体增强件层的卷边7之间的联接厚度基本恒定并且等于2.9mm，所述联接厚度在与胎体增强件层2的主要部分的增强元件垂直的方向上在胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层2的卷边各自的增强元件之间测得。
点D和点8之间的脱离联接长度等于21mm，因此在距离dR的15％至35％之间。沿着穿过点D和点8的直线测量脱离联接长度。
胎体增强件层2的卷边7通过第一聚合物配混物层9与胎体增强件层2的主要部分分隔，所述第一聚合物配混物层9具有径向外端部10a，所述径向外端部10a与胎体增强件层2的卷边7接触，并且在所述卷边7的端部8的径向内侧与所述端部8的距离为d10a。第一聚合物配混物层9还具有径向外端部10b，所述径向外端部10b与胎体增强件层2的主要部分接触。第一聚合物配混物层9在10％伸长下的拉伸弹性模量小于胎体增强件2的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
第一聚合物配混物层9成型，以支撑胎圈线4，并确保胎体增强件层的卷边7与胎体增强件层2的主要部分之间的联接和脱离联接。
在胎体增强件层2的卷边7的端部8之间以轴向插入的方式设置的是织物增强元件层18，所述织物增强元件层18在点10a和其径向最外端部19之间沿径向延伸，使得胎体增强件层2的卷边7的端部8与所述层18的端部19之间的距离d19基本上等于距离d10a。
层18由规格为94/2 460/460的尼龙增强元件组成，所述尼龙增强元件以等于2.5mm的间距分布。帘线的直径等于0.54mm。层18的压延层由与胎体增强件层的压延层相同的聚合物配混物构成。
根据本发明的该描述，轮胎具有沿轴向设置在胎体增强件层2的主要部分与其卷边7之间的层。根据另一个实施方案，其可以设置成与胎体增强件层2的卷边7接触并且沿轴向位于所述卷边7的外侧。轮胎还可以具有两个织物增强元件层，所述两个织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层2的卷边7的两侧。
根据本发明的其它实施方案，第一聚合物配混物层9可以通过具有不同物理化学性质的聚合物配混物层沿径向向外延伸。第一层9的径向最外端部10b则有利地沿径向位于点8在胎体增强件层的主要部分上的正交投影8p的内侧。
胎体增强件层的卷边7的轴向外侧显示的是第二聚合物配混物层11，所述第二聚合物配混物层11的径向外端部12沿径向位于胎体增强件层的卷边7的端部8的内侧。第二聚合物配混物层11的径向内端部13沿径向介于点A和点B之间，所述点A和点B分别为胎圈线上外接的圆的径向最内点和径向最外点。
第二聚合物配混物层11在10％伸长下的拉伸弹性模量等于12.5MPa，因此大于胎体增强件2的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
与第二聚合物配混物层11接触并且沿径向位于胎圈线下方的是第三聚合物配混物层14，所述第三聚合物配混物层14的轴向最外端部15沿径向位于第二聚合物配混物层11的端部12的内侧。
第三聚合物配混物层14在10％伸长下的拉伸弹性模量等于7.1MPa。
沿轴向与第一聚合物配混物层9、第二聚合物配混物层11和第三聚合物配混物层14接触的是第四聚合物配混物层16。第四聚合物配混物层16的径向内端部17沿径向位于第三聚合物配混物层14的端部15的内侧。
第四聚合物配混物层16在10％伸长下的拉伸弹性模量等于3.1MPa。
在位于胎体增强件层的卷边7的端部8两侧的区域中，沿着距位于端部8两侧且距所述端部8的距离等于2.5mm(其对应于胎体增强件帘线的直径的至多2.5倍，所述直径为0.9mm)的两个点中的每一个点约5mm的两个径向长度上，第四聚合物配混物层16的轮廓使得所述第四聚合物配混物层16的厚度基本恒定且等于3.3mm，所述厚度在与胎体增强件2的增强元件垂直的方向上在卷边7的端部8处测得。
在根据图1和图2所描绘的根据本发明生产的轮胎I上进行测试，并且在被称为参比轮胎R1和R2的轮胎上进行其它测试。
参比轮胎R1与根据本发明的轮胎的不同之处在于存在加强件和更常规的胎圈区域，其中特别地，胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离等于胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的37％，并且聚合物配混物层位于胎体增强件层的主要部分与其卷边之间以及加强件的每侧。
参比轮胎R2与根据本发明的轮胎的不同之处在于不存在织物增强元件层18。
通过在8巴的调节压力、氮气充气和6786daN的负荷下将两个上下布置的擦边轮胎以30km/h的速度行驶来进行耐久性测试。
在与应用于参比轮胎的条件相同的条件下，对根据本发明的轮胎进行测试。
将参比轮胎R1所进行的测试得到的性能确定为基数100。当轮胎的下部区域发生恶化时，停止测试。
轮胎的性能为行驶的公里数。测量结果在下表中给出。结果以相对距离表示，为轮胎R1指定100的值。
Figure BDA0003046522060000171
Figure BDA0003046522060000181
这些初次结果表明，根据本发明的轮胎能够实现耐久性性能(其优于更常规结构的轮胎，例如轮胎R1)和轮胎质量之间的折衷。
通过在11巴的调节压力、氮气充气和9434daN的负荷下将两个上下布置的擦边轮胎以30km/h的速度行驶来进行进一步的耐久性测试。
轮胎R1 轮胎R2 轮胎I
性能 100 190 215
根据本发明的轮胎获得的结果证实，其设计能够降低点8附近的裂纹扩展，并且当轮胎在极端条件下行驶时，使得这些轮胎在耐久性方面的性能更好。

Claims (15)

1.一种轮胎，其旨在安装至15°凹槽类型的中空轮辋上，所述轮胎包括径向胎体增强件，所述径向胎体增强件由单个胎体增强件层组成，所述胎体增强件层由插在两个聚合物配混物压延层之间的增强元件形成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身沿径向被胎面覆盖，所述胎面通过两个胎侧连接至两个胎圈，胎体增强件的增强元件层通过围绕胎圈线的卷边而锚固在每个胎圈中，从而形成胎体增强件层的从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线的主要部分以及胎体增强件层的在每个胎圈中的卷边，胎体增强件层的所述卷边通过第一聚合物配混物层与胎体增强件层的主要部分分隔，所述第一聚合物配混物层沿轴向在胎体增强件层的主要部分与胎体增强件层的卷边之间从胎圈线沿径向延伸，并且胎体增强件层的所述卷边沿轴向朝向外侧与第二聚合物配混物层接触，所述第二聚合物配混物层本身至少与第三聚合物配混物层接触，所述第三聚合物配混物层在胎圈区域中形成轮胎的外表面，所述第三聚合物配混物层旨在特别地与轮辋接触，所述第三聚合物配混物层沿径向朝向外侧与第四聚合物配混物层接触，所述第四聚合物配混物层形成胎侧的外表面，其特征在于，在所述轮胎的子午截面中，
-至少一个具有径向取向的织物增强元件的层沿轴向与胎体增强件层的卷边的端部接触，
-所述至少一个织物增强元件层沿径向向内延伸与胎体增强件层的卷边接触至少8mm，
-所述至少一个织物增强元件层沿径向向外延伸超过胎体增强件层的卷边的端部至少8mm，
-胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离是在胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的45％至90％之间，
-胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分从胎体增强件层的卷边的点C开始沿径向朝向外侧联接，所述点C与胎圈线上外接的圆的径向最内点相距的距离是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的30％至55％之间，并且
-胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分是胎侧区域中存在的唯一增强元件层，所述增强元件层的断裂伸长小于6％，所述胎侧区域构成沿径向介于胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线的径向最外点之间的胎侧的表面积的至少90％。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触的所述至少一个织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，一部分沿轴向与胎体增强件层的卷边接触的所述至少一个织物增强元件层沿轴向位于胎体增强件层的卷边的内侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎，其特征在于，织物增强元件的直径小于0.65mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎，其特征在于，织物增强元件的密度为每分米33至104个织物增强元件之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，第二聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于或等于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量，并严格小于25MPa。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，胎体增强件层的卷边的端部沿径向位于第二聚合物配混物层的径向外端部的外侧。
8.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，胎体增强件层的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量在4MPa至16MPa之间，优选在8MPa至12MPa之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述至少一个织物增强元件层的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量是在胎体增强层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的80％至110％之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量小于或等于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的50％，优选大于胎体增强件层的压延件在10％伸长下的拉伸弹性模量的70％。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述至少一个织物增强元件层的压延层在10％伸长下的拉伸弹性模量大于第一聚合物配混物层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分沿着一定长度从胎体增强件层的卷边的所述点C开始沿径向朝向外侧联接，然后通过第一聚合物配混物层脱离联接直到胎体增强件层的卷边的端部，所述一定长度是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的15％至65％之间。
14.根据权利要求12所述的轮胎，其特征在于，脱离联接长度是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的5％至40％之间，优选在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的15％至35％之间。
15.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于，胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分沿着一定长度联接，所述一定长度是在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接的圆的径向最内点之间的距离的25％至40％之间。
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